JP2011201050A - テストパターン印刷方法及びインクジェット記録装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被記録媒体上に所望の画像を描画記録するときに記録ヘッドに印加される記録用波形の駆動信号に対して、電圧、周波数、波形形状のうち少なくとも1つを異ならせたテスト用波形の駆動信号を記録ヘッドに印加することにより、記録用波形の駆動信号印加時よりも吐出力を増大させて吐出を行い、テストパターンを形成する。例えば、記録用波形に対するテスト用波形の電圧の変化量は、記録用波形の電圧の1.3倍を上限とする。
【選択図】図5
Description
一般に、複数のノズルが高密度に配置されたインクジェットヘッド(以下「ヘッド」という。)において、周りのノズルの影響を受けずに、正常に吐出を行うための好ましい条件として、(1)同時駆動ノズル数が少ないこと、(2)隣接ノズルの駆動や流路が共通するノズルの駆動がないこと、が挙げられる。
図1のヘッドモジュール10は、y方向に位置が異なる4行のノズル列を有する。図1の下から最下段を1行目のノズル列と呼び、その上を2行目、その上を3行目、最上段を4行目のノズル列と呼ぶことにする。各行のノズル列に注目すると、同じ行内でx方向のノズル間隔Pmは一定である。1行目のノズル列のノズル位置を基準として、2行目のノズル列のノズル位置はx方向にPm/2だけシフトしている。3行目のノズル列のノズル位置は、1行目のノズル列のノズル位置に対してx方向にPm/4だけシフトしており、4行目のノズル列のノズル位置は1行目のノズル列のノズル位置に対してx方向にPm×3/4だけシフトしている。このような4行の千鳥配列で並んだノズル群をx軸上に投影すると、x方向に一定の間隔(Pm/4)でノズルが並ぶものとなる。すなわち、このヘッドモジュール10は、用紙20上のx軸方向について最小の記録間隔(ドット間隔)Δxが設計上、Pm/4となる。
図3は本実施形態によるテストパターンの一例を示す図である。ヘッドモジュール10における各ノズル12の打滴結果を他のノズルと明確に区別して把握するため、例えば、図3のように、各ノズル12に対応したラインパターンが形成される。図示の便宜上、ライン数を減らして描いた。
本実施形態によるテストパターンは、用紙20上であれば、どの位置に形成してもよい。すなわち、図4に示すように、用紙20上における画像形成領域(描画エリア)22にテストパターンの全部又は一部を記録することも可能であるし、画像形成領域22の外側周囲(前後左右)の余白部分(「非画像形成領域」)24A,24B,26A,26Bにテストパターンの全部又は一部を記録することが可能である。画像形成領域22は、目的の画像(「所望の画像」に相当)を描画する領域である。画像形成領域22に目的の画像を描画記録した後は、裁断線28に沿って裁断され、周囲の非画像部を除去して当該画像形成領域22の画像部が製品印刷物として残される。
本実施形態は、吐出不良ノズルを特定するためのテストパターンの印字動作に、高いノズル回復効果を付与する観点から、駆動波形の電圧、周波数(周期)、波形形状のうち少なくとも1つをテストパターン専用のものに変える。このテストパターン印刷用の駆動信号は、画像形成領域22に所望の画像(印刷目的の画像)を記録する際に用いる通常の記録用駆動波形の駆動信号と比較して、電圧、周波数、波形形状のうち少なくとも1つを異ならせた波形(「テスト用波形」)を有する。当該テスト用波形の駆動信号は、通常の記録用波形の駆動信号よりも吐出力を増大させるように、電圧、周波数、波形形状のうち少なくとも1つの要素が変更されている。
一般に、駆動電圧を上げると吐出力が高まる傾向にある。ただし、駆動電圧は上げ過ぎると吐出を乱す原因になり、吐出不良ノズルを特定するという、テストパターンとしての本来の用途が果たせなくなる。よって、ノズル回復効果の増強とテストパターンとしての用途(安定吐出)を両立させる観点から、テストパターン吐出用の駆動信号の電圧は、通常の吐出(描画記録時の吐出)波形の電圧に対して1.3倍を上限とすることが望ましい。
テストパターン吐出時の吐出周期(吐出周波数)に関しては、安定吐出が可能な低周波数(5kHz以下)や、ノズル単位のリフィルが正常か若干負圧になるような高周波数(20kHz以上)で吐出させることが望ましい。図6にその実験の結果を示す。図6は連続吐出中の異常発生(吐出の曲がり、ノズル周りへの液の溢れ)と吐出周波数の関係を調べたものである。横軸は吐出周波数、縦軸は異常の状態を示す。縦軸のボトム(一番下のライン)が正常な吐出をしていること(異常発生無し)を示す。5kHz以下の低周波数側では、安定吐出が実現されている。5kHzを超えると吐出が曲がったり、ノズルの周りで液が溢れたりする周波数領域がある(約19kHzまでの範囲)、そして、19kHzを超えて更に高周波数(約20kHz以上)になると、再び安定吐出が可能になる。
例えば、あるノズルについて1回吐出を行うと、当該ノズル内のインクが減るため、その分メニスカスは凹み、リフィルと共に、その凹みが元の状態に戻ってくる。仮に、そのノズルが不安定な状態にあり、ノズル外(ノズル面)に液が溢れる異常が発生する場合、リフィルが若干負圧になる状況下では、メニスカスが一層大きく凹み、ノズル外に溢れていた液をノズル内に引き込む作用がある。これにより、ノズルの表面状態を回復させる効果がある。
本実施形態は、不良ノズルを特定できるテストパターンを用いることを利用し、正常な吐出が行われなかったノズル(吐出不良ノズル)を特定し、そのノズルに対して、一層強力な吐出駆動を(例えば、波形倍率1.6倍等)を行うことができる。
図8は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置における印刷動作の制御例を示すフローチャートである。
既述のとおり、テストパターンは、各ノズルの打滴結果を特定できるように、ラインパターンが望ましい。1回のテストパターンの印刷によって適切な回復用吐出まで完了させるために、段階的に駆動条件を変化させて吐出を行う態様も好ましい。
また、吐出不良となるノズルは、インクが増粘していることが予想されるため、安定吐出が可能な周波数(固有振動数)が変化していることも考えられる。そこで、テストパターンを印字中に吐出周期を段階的に変化させて、吐出を行う態様も好ましい。図10にその例を示す。
図9、図10で説明したように、テストパターンの印字において、電圧や周波数を変化させた際には、最後に通常波形、通常吐出周波数(基準周波数f)でのラインを印字することで、回復促進用吐出後の吐出状態を確認することができる(図11参照)。図11は、図9の最後に通常波形(記録用波形)による吐出のラインを付加したものである。このように、最後に、通常波形を付加することで、印刷直前の状況を確認することができ、ヘッドの回復状態を確認してから実際の印刷を開始することができる。
図7及び図8で説明したとおり、テストパターンの印字結果から吐出不良が検知された該当ノズルに対してのみ、更に強力な回復促進効果を持つ吐出を行う態様が好ましい。一般に、強い電圧や、波形を印加すると、気泡の巻き込みや、溢れの発生の可能性が高くなる。しかし、吐出不良と判定された該当ノズルのみについて、このような駆動を行うことで、気泡の巻き込み及び溢れの発生というマイナス要因を最小限に抑えることができる。
図12は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置における印刷動作の他の制御例を示すフローチャートである。図12中、図8で説明した例と同一又は類似する工程には同一のステップ番号を付し、その説明は省略する。
ステップS14におけるテストパターン印字及びステップS20の不良ノズル吐出の際に印加する波形は、ヘッドの固有周期(ヘルムホルツ固有振動周期Tc)で矩形波を繰り返すような、吐出効率のよい波形を用いることが好ましい。
図13は、本発明の実施形態に係るインクジェット記録装置の構成例を示す図である。このインクジェット記録装置100は、描画部116の圧胴(描画ドラム170)に保持された記録媒体124(「被記録媒体」に相当、以下、便宜上「用紙」と呼ぶ場合がある。)にインクジェットヘッド172M,172K,172C,172Yから複数色のインクを打滴して所望のカラー画像を形成する圧胴直描方式のインクジェット記録装置であり、インクの打滴前に記録媒体124上に処理液(ここでは凝集処理液)を付与し、処理液とインク液を反応させて記録媒体124上に画像形成を行う2液反応(凝集)方式が適用されたオンデマンドタイプの画像形成装置である。
給紙部112は、記録媒体124を処理液付与部114に供給する機構であり、当該給紙部112には、枚葉紙である記録媒体124が積層されている。給紙部112には、給紙トレイ150が設けられ、この給紙トレイ150から記録媒体124が一枚ずつ処理液付与部114に給紙される。
処理液付与部114は、記録媒体124の記録面に処理液を付与する機構である。処理液は、描画部116で付与されるインク中の色材(本例では顔料)を凝集させる色材凝集剤を含んでおり、この処理液とインクとが接触することによって、インクは色材と溶媒との分離が促進される。
描画部116は、描画ドラム170、用紙抑えローラ174、及びインクジェットヘッド172M,172K,172C,172Y(「記録ヘッド」に相当)を備えている。描画ドラム170は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)171を備える。描画ドラム170に固定された記録媒体124は、記録面が外側を向くようにして搬送され、この記録面にインクジェットヘッド172M,172K,172C,172Yからインクが付与される。
本例のインクジェット記録装置100は、例えば最大菊半サイズの記録媒体(記録用紙)までの記録が可能であり、描画ドラム170として、例えば記録媒体幅720mmに対応した直径約500mmのドラムが用いられる。また、各インクジェットヘッド172M,172K,172C,172Yのインク吐出体積は例えば2plであり、記録密度は主走査方向(記録媒体124の幅方向)及び副走査方向(記録媒体124の搬送方向)ともに例えば1200dpiである。
乾燥部118は、色材凝集作用により分離された溶媒に含まれる水分を乾燥させる機構であり、図13に示すように、乾燥ドラム176、及び溶媒乾燥装置178を備えている。
定着部120は、定着ドラム184、ハロゲンヒータ186、定着ローラ188、及びインラインセンサ190で構成される。定着ドラム184は、処理液ドラム154と同様に、その外周面に爪形状の保持手段(グリッパー)185を備え、この保持手段185によって記録媒体124の先端を保持できるようになっている。
図13に示すように、定着部120に続いて排紙部122が設けられている。排紙部122は、排出トレイ192を備えており、この排出トレイ192と定着部120の定着ドラム184との間に、これらに対接するように渡し胴194、搬送ベルト196、張架ローラ198が設けられている。記録媒体124は、渡し胴194により搬送ベルト196に送られ、排出トレイ192に排出される。搬送ベルト196による用紙搬送機構の詳細は図示しないが、印刷後の記録媒体124は無端状の搬送ベルト196間に渡されたバー(不図示)のグリッパーによって用紙先端部が保持され、搬送ベルト196の回転によって排出トレイ192の上方に運ばれてくる。
次に、ヘッドの構造について説明する。各ヘッド172M、172K、172C、172Yの構造は共通しているので、以下、これらを代表して符号250によってヘッドを示すものとする。
図19は、インクジェット記録装置100のシステム構成を示すブロック図である。図19に示すように、インクジェット記録装置100は、通信インターフェース270、システムコントローラ272、画像メモリ274、ROM275、モータドライバ276、ヒータドライバ278、プリント制御部280、画像バッファメモリ282、ヘッドドライバ284等を備えている。
プリント制御部280には画像バッファメモリ282が備えられており、プリント制御部280における画像データ処理時に画像データやパラメータなどのデータが画像バッファメモリ282に一時的に格納される。なお、図19において画像バッファメモリ282はプリント制御部280に付随する態様で示されているが、画像メモリ274と兼用することも可能である。また、プリント制御部280とシステムコントローラ272とを統合して1つのプロセッサで構成する態様も可能である。
図20は、インラインセンサ190の構成図である。インラインセンサ190は、ラインCCD370(「画像読取手段」に相当)と、そのラインCCD370の受光面に画像を結像させるレンズ372、光路を折り曲げるミラー373とを一体とした読取センサ部374が、並列に配置され、記録媒体上の画像を夫々読み取る。ラインCCD370はRGB3色のカラーフィルターを備えた色別のフォトセル(画素)アレイを有し、RGBの色分解によりカラー画像の読み取りが可能である。例えば、RGB3ライン夫々のフォトセルアレイの隣には、1ライン中の偶数画素と奇数画素の電荷とを夫々、別々に転送するCCDアナログシフトレジスタを備える。
本発明の実施に際して、被記録媒体の材質や形状等は、特に限定されず、連続用紙、カット紙、シール用紙、OHPシート等の樹脂シート、フイルム、布、配線パターン等が形成されるプリント基板、ゴムシート、その他材質や形状を問わず、様々な媒体に適用できる。
上述の実施形態では、停止したヘッドに対して記録媒体を搬送する構成を例示したが、本発明の実施に際しては、停止した記録媒体(被描画媒体)に対してヘッドを移動させる構成も可能である。
上記の実施形態では、グラフィック印刷用のインクジェット記録装置への適用を例に説明したが、本発明の適用範囲はこの例に限定されない。例えば、電子回路の配線パターンを描画する配線描画装置、各種デバイスの製造装置、吐出用の機能性液体として樹脂液を用いるレジスト印刷装置、カラーフィルター製造装置、マテリアルデポジション用の材料を用いて微細構造物を形成する微細構造物形成装置など、液状機能性材料を用いて様々な形状やパターンを描画するインクジェットシステムに広く適用できる。
Claims (17)
- 液滴を吐出する複数のノズルを有する記録ヘッドと被記録媒体を相対移動させるとともに、前記複数のノズルから吐出した液滴を前記被記録媒体上に付着させることにより、前記被記録媒体上に所望の画像を描画記録するインクジェット記録装置によって前記複数のノズルの吐出特性を把握するためのテストパターンを印刷する方法であって、
前記被記録媒体上に所望の画像を描画記録するときに前記記録ヘッドに印加される記録用波形の駆動信号に対して、電圧、周波数、波形形状のうち少なくとも1つを異ならせたテスト用波形の駆動信号を前記記録ヘッドに印加することにより、前記記録用波形の駆動信号印加時よりも吐出力を増大させて吐出を行い、
当該吐出された液滴を被記録媒体上に付着させることにより、前記テストパターンを形成することを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1において、
前記記録用波形に対する前記テスト用波形の電圧の変化量は、前記記録用波形の電圧の1.3倍を上限とすることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1又は2において、
前記テスト用波形の駆動信号の印加による吐出周波数は、5kHz以下、又は20kHz以上であることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記テストパターンの印刷結果から吐出不良ノズルを特定し、
当該吐出不良ノズルに対してのみ、前記テスト用波形の駆動信号と比較して、電圧、波形形状のうち少なくとも1つを異ならせた再テスト用波形の駆動信号を用いて、前記テスト用波形の駆動信号印加時よりも更に吐出力を増大させて吐出を行い、
当該吐出された液滴を被記録媒体上に付着させることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記テストパターンの印刷結果から吐出不良ノズルを特定し、
当該吐出不良ノズルのみを吐出させる駆動を行い、
当該駆動により吐出された液滴を被記録媒体上に付着させることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項4又は5において、
前記吐出不良ノズルの吐出を行った後、所望の画像の描画記録を開始する前に、再度テストパターンを印刷し、
当該テストパターンの印刷結果から吐出不良ノズルの特定を行うことを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至6のいずれか1項において、
前記テストパターンは、前記被記録媒体上で各ノズルの打滴結果を他のノズルと区別して特定できるノズル毎のラインパターンを含んでいることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項7において、
前記テストパターンは、前記記録ヘッドの前記相対移動の方向に直交する被記録媒体の幅方向に並ぶ実質的なノズルの配列順において互いに隣接するノズル同士を同時に吐出させないように、前記実質的なノズルの配列順で互いに1ノズル以上の間隔をあけた位置にあるノズルを同時に吐出させた前記ラインパターンを含んでいることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至8のいずれか1項において、
前記テストパターンは、駆動信号の電圧を段階的に上昇させて吐出を行うものであることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至9のいずれか1項において、
前記テストパターンは、吐出周波数を段階的に変化させて吐出を行うものであることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項10において、
前記吐出周波数の変調をテストパターン用の画像データによって行うことを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至11のいずれか1項において、
前記テストパターンは、前記電圧、周波数、波形形状の少なくとも1つを変更した前記テスト用波形の駆動信号による吐出を行った後に、前記記録用波形及び記録用周波数の駆動信号を印加して吐出させる部分を有していることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至12のいずれか1項において、
前記テスト用波形として、前記記録ヘッドの共振周期とほぼ等しい間隔で矩形波を並べた区間が存在する波形を用いることを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 請求項1乃至13のいずれか1項において、
所望の画像を描画記録する前、及び、所望の画像を描画記録したことによって規定量以上の打滴が行われた後、並びに、所望の画像を規定数量以上描画記録した後、のうち少なくとも1つのタイミングで前記テスト用波形の駆動信号を用いて前記テストパターンの印刷を行うことを特徴とするテストパターン印刷方法。 - 液滴を吐出する複数のノズルが配列されるとともに各ノズルに対応した複数の圧力発生素子が設けられている記録ヘッドと、
前記記録ヘッド及び被記録媒体のうち少なくとも一方を搬送して両者を相対移動させる搬送手段と、
前記相対移動とともに前記記録ヘッドの各ノズルからの吐出を制御し、吐出された液滴を前記被記録媒体上に付着させることにより、前記被記録媒体上に所望の画像を描画記録する記録用吐出制御手段と、
前記複数のノズルの吐出特性を把握するためのテストパターンを被記録媒体上に印刷する際に、前記被記録媒体上に所望の画像を描画記録するときに前記記録ヘッドに印加される記録用波形の駆動信号と比較して、電圧、周波数、波形形状のうち少なくとも1つを異ならせたテスト用波形の駆動信号を前記記録ヘッドに印加することにより、前記記録用波形の駆動信号印加時よりも吐出力を増大させた吐出を行い、当該吐出された液滴を被記録媒体上に付着させて前記テストパターンを形成するように吐出を制御するテストパターン用吐出制御手段と、
を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項15において、
前記テストパターンの印刷結果を読み取る画像読取手段と、
前記画像読取手段で取得した情報から吐出不良ノズルを特定する演算を行う信号処理手段を備えていることを特徴とするインクジェット記録装置。 - 請求項15又は16において、
前記テストパターンの印刷結果から特定された吐出不良ノズル以外の他のノズルによって前記吐出不良ノズルの出力を補償する画像補正手段を備えることを特徴とするインクジェット記録装置。
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